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我校在2D钙钛矿动力学研究中取得重要进展

  编辑: 李国华     发布时间:2019-01-22 19:24:58     材料科学与工程学院    

有机无机杂化钙钛矿因其卓越的光电性能以及可溶液法制备等优点,得到了广泛的研究关注。其中,层间阳离子交替的新型二维钙钛矿(ACI)与常见的Ruddlesden-Popper (RP)钙钛矿相比具有不同的物理性质和新型结构。然而,人们对这种钙钛矿薄膜的结晶机制及其对薄膜形貌,光电性能和最终光伏器件的影响还缺乏认识,这严重阻碍了钙钛矿太阳能电池性能的提高。

针对ACI 2D钙钛矿成膜动力学问题,我校材料科学与工程学院刘生忠教授和赵奎副教授团队采用反溶剂辅助法和热旋涂法来控制无序溶胶-凝胶前驱体向晶相的动力学转变,并研究了这一动力学过程如何影响薄膜形貌及其光伏性能。研究人员通过实时追踪技术揭示了一个复杂的成膜过程,即无序溶胶-凝胶前驱体-中间相-最终ACI 2D钙钛矿,热退火过程部分GA2PbI4中间相解体,形成ACI和1D GAPbI3钙钛矿,GA2PbI4中间相受成膜方法影响,决定最终的薄膜中副产物GAPbI3的形成及不同n相的ACI钙钛矿的分布,突出了中间相的调控对于得到高质量薄膜和高性能光伏器件的重要性;通过瞬态吸收光谱证实了不同n相的钙钛矿之间存在内部电荷转移;然后在成膜动力学指导下制备了光电转换效率(PCE)14.7%的2D钙钛矿太阳能电池,与3D MAPbI3钙钛矿太阳能电池相比大大提高了器件的长期稳定性。相关研究成果以题为“Dynamical Transformation of 2D Perovskites with Alternating Cations in the Interlayer Space for High-Performance Photovoltaics”发表在《Journal of the American Chemical Society》上。刘生忠教授和赵奎副教授为共同通讯作者,张亚兰硕士为论文第一作者。这一成果将有助于进一步提高钙钛矿太阳能电池性能。

论文链接:https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.8b13104



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